基于简化拉压杆模型的钢筋混凝土框架异型节点抗剪性能研究

在以往试验研究的基础上,建立了框架异型节点等效核心区在剪、压复合作用下的计算模型,应用简化拉压杆模型方法对等效核心区进行了受力分析.研究表明:基于简化拉压杆模型方法计算得到异型节点的抗剪承载力与现行规范建议方法计算结果相当,但简化拉压杆模型方法有明确的力学计算模型,基于该模型计算得到的抗剪承载力与试验结果吻合较好.在此...     

Discuss on Plain Strain Model for Seismic Response of Underground Structure

采用平面应变模型对地下结构进行地震反应分析时,其核心问题是中柱的二维等效简化。常用的简化方法是将中柱的材料性质（如弹性模量和密度）进行折减。在此基础上,进一步引入空间约束影响系数和三维还原系数,提出新的中柱二维等效简化方法。针对不同简化方法,分别建立对应的地下结构地震反应分析平面应变模型,计算各模型的地震反应。通过与三维模型计算结果进行对比分析,研究不同简化方法的合理性。计算结果表明,本研究建议的方法可有效提高地下结构平面应变模型的计算精度。     

不规则载荷影响地表近场垂向位移和倾斜观测的定量计算﹡

基于均匀的、各向同性的半无限弹性体的点状载荷模型引起周边垂向位移场变化的解析解,本文推导了水平倾斜场的解析解计算方法,给出了二维、三维不规则形状载荷对地面或地下某点的垂直位移和水平倾斜的解析解计算方法。并对比分析了质点简化模型和不规则模型的差异性。最后给出了据不规则形状载荷模型得到的近场垂直位移以及水平倾斜场的展布特征。研究结果表明,相对质点简化模型,不规则载荷模型对近场的刻画具有一定优势;二维不规则形状载荷模型的建立可将载荷散点化后将矢量叠加进行计算;三维不规则形状载荷模型在载荷散点化后,通过赋予散点的不同权重进行载荷重新分配,然后用矢量计算法获取位移场的变化;在二维和三维不规则载荷散点化后的矢量叠加过程中都存在着较明显的收敛过程,表明该计算方法的正确性和可行性。     

多跨简支规则直线梁桥横桥向地震反应合理简化计算模型研究

以多跨简支的直线梁桥为研究对象,在对比分析主要抗震国家现行桥梁抗震设计规范关于结构横向地震反应计算所采用的简化方法的基础上,通过变化跨径比、墩高、桥墩刚度比等主要结构设计参数,对刚性梁模型与柔性梁模型在模拟结构横桥向地震反应方面的合理性进行比较,提出了适用于多跨简支规则直线梁桥横向地震反应计算的合理简化模型,并对简化计算方法进行改进。     

地铁结构地震横向应变传递简化计算方法

提出了以横向应变传递率STC模型为基本出发点的地铁结构横向应变传递简化计算方法。以拟静力方法为基本出发点,以提出的土层横向应变率简化计算公式和常规一维土层分析为基础,给出了计算矩形地下结构地震响应简化计算方法,采用实例验证了方法的可靠性和可行性。结果表明,STC简化方法的结果能合理解释神户车站严重破坏的现象,与他人有限元计算的附加弯矩和剪力值分布趋势基本一致,与他人有限元计算得到的结构最大地震动力反应出现部位一致,定量结果的差别也在工程许可范围内。     

大高宽比隔震结构地震反应的实用分析方法

本文提出了高层隔震结构等大高宽比隔震结构体系地震反应分析的单质点、2质点和3质点剪切型简化计算模型,同时还提出了高宽比影响系数的概念和计算式。这种纯剪切的简化计算模型成功地模拟了剪切加转动多质点计算模型的动力特性,通过高宽比影响系数对剪切型计算模型得到的剪力系数进行非线性放大,使数十质点的隔震结构体系都能够简化成单质点、2质点和3质点体系进行地震反应分析。文末对22层高宽比为5．01的某22层隔震结构进行了算例分析,简化计算理论的计算结果和时程分析法计算结果一致性良好。     

不规则载荷影响地表近场垂向位移和倾斜观测的定量计算

基于均匀的、各向同性的半无限弹性体的点状载荷模型引起周边垂向位移场变化的解析解,本文推导了水平倾斜场的解析解计算方法,给出了二维、三维不规则形状载荷对地面或地下某点的垂直位移和水平倾斜的解析解计算方法。并对比分析了质点简化模型和不规则模型的差异性。最后给出了据不规则形状载荷模型得到的近场垂直位移以及水平倾斜场的展布特征。研究结果表明,相对质点简化模型,不规则载荷模型对近场的刻画具有一定优势;二维不规则形状载荷模型的建立,使得将载荷散点化后再将矢量叠加进行计算成为可能;三维不规则形状载荷模型在载荷散点化后,通过赋予散点的不同权重进行载荷重新分配,然后用矢量计算法获取位移场的变化;在二维和三维不规则载荷散点化后的矢量叠加过程中都存在着较明显的收敛过程,表明该计算方法的正确性和可行性。     

盾构隧道纵向地震响应简化动力有限元法分析（英文）

本文重点关注对盾构隧道的纵向地震响应分析方法的研究,提出了一种简化的动力有限元分析方法。这种方法采纳了响应位移法的一些基本思想,采用和响应位移法一样的环梁和土弹簧模型,但采用动力有限元法来评估地基地震动,而摒弃了响应位移法中采用的地基振动为谐波形式的假定。与响应位移法相比,简化动力有限元法能够提高地基震动的计算精度,从而提高结构响应的计算精度;而与三维连续模型相比,新方法的计算规模小得多,从而能够大幅提高计算效率。然后,本文分别采用相应位移法和新提出的简化动力有限元法,对武汉长江隧道盾构段隧道进行了纵向地震响应分析,并对这2种方法计算结果的差异进行了分析。     

考虑SSI效应的层间隔震等效简化方法研究

通过离散弹簧模型模拟层间隔震结构的土-结构相互作用(SSI效应),建立了层间隔震结构考虑SSI效应的简化4自由度体系(4-DOF)的结构动力方程,推导了由4自由度体系(4-DOF)向等效2自由度体系(2-DOF)的等效方程。基于等效2-DOF简化计算模型,给出了考虑SSI效应的层间隔震结构地震响应预测的计算流程,并通过一个算例对两种简化模型进行了对比验证分析。结果表明:对层间隔震结构进行考虑SSI效应的地震响应预测分析时,基于等效2-DOF的简化计算模型可替代常用的4-DOF模型,方法简单有效且精度符合要求。     

地震波种类变化对单层柱面网壳等效模型模拟精度的影响研究

单层柱面网壳精细化有限元模型虽有较好的模拟精度,因为其建模复杂而且计算费时,所以难于应用到工程实际中进行模拟分析。为了平衡计算精度和计算量,需要对精细化模型进行等效简化研究。前期研究得到了1种较好的简化建模方法,在此基础上研究地震波种类变化对等效模型模拟精度的影响。共建立了1组4个单层柱面网壳模型,所有模型分为两类,即:2个精细化壳单元模型和2个等效梁单元模型。由于地震波种类不同会使模型失效的临界加速度值不同。因此,动力分析时选用接近结构失稳临界值的加速度。模拟结果显示:随着地震波种类的改变,简化模型的等效效果都较好。等效简化模型的精度受地震波种类的影响较小,可以忽略不计。     

高墩抗震梁桥单墩模型地震时程响应分析

直接基于经典的欧拉梁理论,推导针对规则高墩梁桥单墩模型弹性阶段地震时程响应的半解析计算步骤,考虑梁墩铰接的形式,在墩底引入等效基础弹簧变形协调条件,解析的获得各阶实模态和频率方程,用牛顿法搜索各阶频率．应用振型叠加法求解体系的地震时程响应。最后应用该方法对一高墩梁桥单墩模型的地震响应进行分析,与离散模型的有限元时程积分的结果比较表明了方法的有效性。     

巨型钢柱空间滞回特性的试验研究

巨型钢柱是巨型钢框架结构的关键受力构件,组成杆件多,构造复杂,建立其空间恢复力模型是进行巨型框架简化弹塑性地震反应分析的必要条件。通过两端简支巨型钢柱在双向水平往复荷载下的伪静力试验,研究了其空间滞回特性和模拟方法,为将巨型钢柱折算为等效单一柱提供了试验依据。     

基于纤维模型的钢筋混凝土结构动力弹塑性分析

采用纤维单元模型和实体单元模型对一个钢筋混凝土柱进行了动力弹塑性分析,结果表明,截面纤维模型能以很小的计算成本达到实体单元模型的计算精度,并且和试验结果拟合较好。同时,对一个3层钢筋混凝土框架结构进行的动力弹塑性分析表明,纤维单元模型能很好地解决各种非线性问题,适合于强震作用下结构整体动力弹塑性分析。     

核电结构PCS水箱液动压力分析等效模型

中国核电厂抗震设计规范推荐采用的Housner模型不适用于复杂形状核电储液结构的流固耦合分析。对于AP1000和CAP1400核电站屏蔽厂房顶部非能动安全壳冷却系统重力水箱(简称PCS水箱),基于圆柱形水箱的Housner等效质量-弹簧模型,通过引入水箱体积修正参数,提出PCS水箱的三维等效质量-弹簧模型。采用有限元软件ADINA建立水箱结构流固耦合整体有限元模型以进行模态分析,计算分析PCS水箱和对应环形水箱在不同尺寸和液体深度条件下的液体晃动自振特性。对比整体有限元模型与三维等效质量-弹簧模型计算结果发现,提出的PCS水箱三维等效质量-弹簧模型能给出其内液体晃动各阶振型的液动压力合理估计值,适用于具有复杂形状的PCS水箱液动压力分析。本文的等效模型方法可推广应用于其他复杂形状水箱的液动压力分析。     

Parametric investigation of the stability of classical columns under harmonic and earthquake excitations

The seismic response of free‐standing classical columns is analysed numerically through implementation of the distinct element method. Typical sections of two ancient temples are modelled and studied parametrically, in order to identify the main factors affecting the stability and to improve our understanding of the earthquake behaviour of such structures. The models were first subjected to harmonic base motions. The analysis showed that, for frequencies usually encountered in earthquake motions, intact multi‐drum free‐standing columns can withstand large amplitude harmonic excitations without collapse. The dynamic resistance decreases rapidly as the period of the harmonic excitation increases. Imperfections, such as initial tilt of the column or loss of contact area due to edge damage, also reduce the stability of the system significantly. The effects of such imperfections could be additive and the cumulative effect of many imperfections may render deteriorating abandoned monuments vulnerable to earthquakes. The response of more complete sections of the temple, such as two columns coupled with an architrave, did not deviate systematically from that of the single multi‐drum column or indeed of the equivalent single block. Therefore, a much simpler single block analysis can be used to size‐up the seismic threat to the monument. The model of the column of the Temple of Apollo at Bassae was also tested under recorded earthquake motions by scaling‐up the acceleration amplitude progressively until collapse of the column. It was found that the columns are particularly vulnerable to long‐period impulsive earthquake motions. A comparison of the instability thresholds associated with harmonic excitations and earthquake motions throws more light onto the dynamic response: it appears that around three cycles of monochromatic excitation at the predominant period of the expected earthquake motions lead to a gross prediction of the stability of a classical column during an earthquake. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Dynamic response analysis of solitary flexible rocking bodies: modeling and behavior under pulse‐like ground excitation

Results obtained for rigid structures suggest that rocking can be used as seismic response modification strategy. However, actual structures are not rigid: structural elements where rocking is expected to occur are often slender and flexible. Modeling of the rocking motion and impact of flexible bodies is a challenging task. A non‐linear elastic viscously damped zero‐length spring rocking model, directly usable in conventional finite element software, is presented in this paper. The flexible rocking body is modeled using a conventional beam‐column element with distributed masses. This model is verified by comparing its pulse excitation response to the corresponding analytical solution and validated by overturning analysis of rocking blocks subjected to a recorded ground motion excitation. The rigid rocking block model provides a good approximation of the seismic response of solitary flexible columns designed to uplift when excited by pulse‐like ground motions. Guidance for development of rocking column models in ordinary finite element software is provided. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

润扬斜拉桥有限元模拟及模态分析

本文主要研究润扬长江大桥北汊斜拉桥以结构健康监测和状态评估为目标的空间有限元模型建立过程中的一些基础性问题。在建模过程中,尽可能多地考虑了一些影响全桥有限元模型精度的因素:如斜拉索的几何非线性(重力垂度和初始应力),将构造正交各向异性钢箱梁桥面板用复合材料力学的方法等效为物理正交各向异性板等。然后应用所建立的有限元模型进行模态分析,最后将有限元模态计算结果与环境振动试验结果进行比较,验证了润扬斜拉桥有限元模型的有效性。由此建立的有限元模型可以为该桥的结构健康监测和状态评估提供分析的基础。     

Strength capacity of unreinforced masonry cylindrical columns under seismic transverse forces

In this paper, the seismic resistance of unreinforced masonry (URM) cylindrical columns is investigated with an equivalent static analysis procedure. To this end, an existing numerical model developed for the stability analysis of masonry elements with rectangular cross-section is utilized and modified for the cylindrical columns. In the numerical model which takes into account the cracking of the sections and the second-order effects, the columns are divided ideally into sufficiently high number of elements, each having uniform curvature. The columns are modeled as prismatic cantilevers undergoing their own weights, eccentric vertical loads and distributed and concentrated static horizontal loads equivalent to the inertia actions. By considering two examples of columns, firstly a reference column and secondly a column from a real building, lateral seismic coefficient versus top drift level curves are obtained. On the basis of these curves, lateral load behavior of the columns is interpreted and maximum seismic load values which can be resisted by each column are determined. Implementing parametric analyses on the reference column, sensitivity of the seismic resistance to parameters such as column slenderness, magnitude and eccentricity of vertical top load, and the flexibility parameter is determined. The influence of some structural imperfections such as the deviation from vertical on the seismic resistance is also discussed in the paper.     

RPC面层加固约束空斗墙参数分析和抗震承载力研究

为弥补空斗墙抗震性能差和发挥活性粉末混凝土(RPC)的超高韧性,对1片未加固处理的空斗墙和2片由RPC面层加固处理的空斗墙分别进行拟静力试验,并结合有限元对三组试验进行参数分析。得出影响墙体抗震性能的主要因素有:墙体构造柱尺寸、轴压比、RPC单双面加固以及面层加固厚度。根据试验和有限元所得到的破坏特征,结合圈梁-构造柱对墙体的约束作用,引入等效受压斜撑模型,并量化圈梁-构造柱对墙体约束效应。基于圈梁-构造柱与墙体、RPC面层与被约束的墙体的协同受力特性,建立约束墙体及面层加固体墙的抗剪承载力的计算式。     

基于OpenSees的巨型SRC柱低周反复试验数值分析

为研究巨型SRC柱抗震性能的数值模拟方法,本文基于有限元分析软件OpenSees,采用纤维单元模拟5根具有不同复杂截面型钢形式的巨型SRC柱试件的低周反复加载试验,并与试验滞回曲线以及骨架曲线进行对比分析。结果表明,该基于纤维单元的有限元模型能够较好模拟巨型SRC柱试件的滞回反应,具有一定的合理性和可靠性。同时采用一种新型高性能分层壳单元对其中一根巨型SRC柱试件进行精细有限元建模分析,分析结果与试验结果对比表明分层壳能够较好地模拟试件的初始刚度和峰值承载力;与纤维单元模拟结果对比表明纤维单元能够更好地模拟试件承载力的下降,结果更加精确,且计算效率更高;新型高性能壳单元DKGQ能够弥补原有壳单元的不足,更好地模拟构件因混凝土大量开裂剥落导致的承载力下降。